具备两种卷取模式的薄膜收卷机构的制作方法

本实用新型属于薄膜收卷设备的技术领域，具体涉及一种具备两种卷取模式的薄膜收卷机构。

背景技术：

从卷取动力的角度进行区分，薄膜卷取动力主要有三种模式:第一种是中心收卷，顾名思义，其膜卷转动的动力直接来自于膜卷中心的部件，例如直接来自于夹持膜卷的膜卷夹持轴，而膜卷夹持轴则由电机带动；第二种是表面收卷，顾名思义，它是利用与膜卷表面接触的表面摩擦辊对膜卷实施表面摩擦搓动, 实现对膜卷的驱动而使其转动；第三种是表面兼中心收卷，顾名思义，膜卷的转动兼具两种动力，既有来自膜卷夹持轴的动力，还具有来自膜卷表面的动力。由于动力来源的不同，上述三种卷取模式的设备结构各不相同，膜卷支撑方式也各不相同，收卷轴支座的结构也也各不相同。其中，“表面兼中心收卷” 的速度比“中心收卷”的速度快得多。

收卷过程中，膜卷的重量全部承压到膜卷夹持轴上。另一方面，收卷过程中要求膜卷夹持轴保持稳定而不颤抖，否则会使收卷张力产生波动，影响收卷质量。现有技术中，中心收卷方式的膜卷夹持轴一般是固定安装在机架上，位置不需变动，因此膜卷夹持轴不会颤抖；现有技术中，由于表面收卷方式或表面兼中心收卷方式的卷膜表面还压在表面摩擦辊上，膜卷夹持轴一般安装在摆臂上，随着膜卷直径增大，摆臂需要绕摆轴持续、单向、缓慢摆动变化，以适用膜卷直径的缓慢增大，显然，在整个收卷过程中，摆臂越接近水平状态（即越偏离垂直状态），膜卷自重对摆臂产生的力矩越大，支撑摆臂的气缸（或油缸）越显得吃力，加上气缸气压（或油缸油压）本身具有波动性，使得摆臂容易出现颤抖，收卷质量不易保证。

现有的薄膜收卷机构,只能在上述三种卷取模式选择其中一种，换句话讲，现有的每台薄膜分切机的收卷机构,只能实现其中一种卷取模式。当所分切的薄膜属于普通薄膜时，上述特点并不会产生太大问题；但是，当所分切的薄膜属于超薄薄膜（例如厚度小于0.012mm的薄膜，特别是例如锂电池隔膜及其他类别的低张力薄膜）时，会产生以下问题：由于超薄薄膜能承受的张力很低，对张力非常敏感，而且不同批次的超薄薄膜由于表面平整度及厚度公差大小不同，就可能因此导致最适合的卷取方式不同。具体地说，当某一批次的超薄薄膜的线性张力或表面平整度的偏差较小时，则比较适合采用速度较快的表面兼中心收卷；反之，当某一批次的超薄薄膜的线性张力或表面平整度的偏差较大时，则不太适合采用表面兼中心收卷，而比较适合采用中心收卷。

总之，现有的每台薄膜分切机的收卷机构,只能实现一种卷取模式，而不能根据不同批次的超薄薄膜的不同性能特点选用最合适的卷取模式。而且在现有技术中，当采用表面兼中心收卷方式卷取超薄薄膜时，由于表面兼中心收卷方式的摆臂容易颤抖 ，而超薄薄膜对张力变化敏感，因此超薄薄膜的收卷质量不易得到保证。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的上述不足而提供一种具备两种卷取模式的薄膜收卷机构 ，它能够根据具体批次的超薄薄膜的质量性能选用中心收卷模式或表面兼中心收卷模式，而且收卷质量好。

其目的可以按以下方案来实现：一种具备两种卷取模式的薄膜收卷机构，包括前后两个主支座，每个主支座上安装有能左右摆动的摆臂，前后两根摆臂同步左右摆动，前后两根摆臂的水平摆轴中心轴线位于同一纵向直线上；每根摆臂的水平摆轴连接摆臂的下端，摆臂的上端为摆动端，每根摆臂的上端安装有用以夹持膜卷的膜卷夹持轴；还安装有驱动膜卷夹持轴转动的第一伺服电机；每根摆臂还对应配套设有驱动其左右摆动的第一气缸，第一气缸的活塞杆末端与对应的摆臂铰接，第一气缸的缸体安装在对应的主支座上，其特征在于：当第一气缸的活塞杆处于完全收缩的位置时，所述膜卷夹持轴的中心轴线位于摆臂的水平摆轴中心轴线的正上方；还设有表面摩擦辊、前后两个移动支座、前后两组横向延伸的横向导轨，表面摩擦辊的中心轴线平行于膜卷夹持轴的中心轴线，表面摩擦辊和第一气缸两者分别布置在所述摆臂的左右两侧；每个移动支座安装在对应的一组横向导轨上，表面摩擦辊的两端分别安装在前后两个移动支座上，每个移动支座还对应配套有第二伺服电机和丝杆机构，第二伺服电机通过丝杆机构驱动对应的移动支座沿横向导轨移动，前后两个移动支座同步横向移动； 其中一个移动支座上还设有驱动表面摩擦辊自转的第三伺服电机；还设有中央控制器、检测第一气缸的活塞环运动位置或摆臂摆动位置的位移检测器，位移检测器连接中央控制器，中央控制器连接第二伺服电机。

较好的是，还设有监测膜卷直径变化的膜卷直径监测器，膜卷直径监测器连接中央控制器。

更好的是, 所述膜卷直径监测器包括激光发射头和激光接收头，激光发射头的激光发射方向平行于表面摩擦辊中心轴线，激光接收头位于激光发射头沿着激光发射方向上的前方；激光接收头连接中央控制器；激光发射头固定安装在表面摩擦辊的其中一个移动支座上而随同该移动支座横向移动，激光接收头固定安装在表面摩擦辊的另一个移动支座上而随同该移动支座横向移动；激光接收头与表面摩擦辊中心轴线之间的距离大于表面摩擦辊的半径。

在膜卷夹持轴的上方还设有一根辅助压辊，辅助压辊的中心轴线平行于表面摩擦辊的中心轴线，辅助压辊的前后两侧设有摆杆，辅助压辊的两端安装在摆杆上，还设有驱动摆杆摆动的第二气缸。

在前后两根摆臂之间还固定连接有纵向延伸的连接杆，连接杆的两端分别与前后两根摆臂固定连接。这样，连接杆可进一步确保前后两根摆臂的摆动同步。

所谓“表面摩擦辊和气缸两者分别布置在所述摆臂的左右两侧”，是指当气缸布置在摆臂的左侧，则表面摩擦辊布置在摆臂的右侧；反之当气缸布置在摆臂的右侧，则表面摩擦辊布置在摆臂的左侧。

本实用新型具有以下优点和效果：

一、本实用新型的薄膜收卷机构具备两种卷取模式可供选择，能够根据具体批次的超薄薄膜的性能选用中心收卷模式或表面兼中心收卷模式；具体地说，当某一批次的超薄薄膜的线性张力或表面平整度的偏差较小时，则本实用新型能够选用收卷速度较快的表面兼中心收卷模式；反之，当某一批次的超薄薄膜的线性张力或表面平整度的偏差较大时，则本实用新型能够选用中心收卷模式，以减少对超薄薄膜的伤害。

二、当进行中心收卷时，表面摩擦辊脱离膜卷，第一伺服电机通过膜卷夹持轴使膜卷自转，膜卷的中心轴线（即膜卷夹持轴的中心轴线）可以位于摆臂的水平摆轴中心轴线的正上方，摆臂与地面完全垂直，且气缸的活塞杆处于完全收缩的位置，因此，虽然膜卷的重量支撑在摆臂上，但摆臂受到的膜卷重力力矩为零，且气缸的活塞环端面直接接触并压在气缸的缸体端部，意味着气缸的活塞环不需依靠气压支持，气缸的活塞杆能够非常稳定而不受气缸气压影响，气缸的活塞杆不会因为气压波动而使活塞杆颤抖，气缸可以轻松地将摆臂完全固定，摆臂也完全不会抖动，完全避免摆臂左右颤动，保证超薄薄膜的收卷质量。另一方面，在中心收卷过程中，随着膜卷直径增大，中央控制器可以根据膜卷直径监测器的探测结果，命令第二伺服电机通过丝杆机构驱动对应的移动支座沿横向导轨后退,使膜卷表面与使表面摩擦辊之间始终保持固定的间隙，使卷材卷入膜卷的切角始终保持不变，确保成品卷（即膜卷）的各层间的空气含量一致，确保收卷质量。

三、进行表面兼中心收卷时，第一气缸活塞杆稍微挺出，摆臂与地面接近于垂直，而且第一气缸一直保持对摆臂施加推力，使膜卷倚靠并压在表面摩擦辊上，使表面摩擦辊对膜卷产生触压力，而表面摩擦辊在第三伺服电机驱动下自转，从而能对膜卷产生表面摩擦力，同时第一伺服电机也通过膜卷夹持轴带动膜卷自转，由此实现表面兼中心收卷。另一方面，在表面兼中心收卷过程中，每当膜卷直径微小增大，将迫使气缸活塞杆稍微收缩（气缸活塞杆偏离原始位置），摆臂向远离膜卷夹持轴的方向出现轻微摆动（摆臂偏离原始位置），位移检测器将监测到气缸活塞环（或摆臂）的位置变化，中央控制处理器可根据位移检测器的信号立即命令第二伺服电机通过丝杆机构驱动对应的移动支座沿横向导轨微小后退,使表面摩擦辊避让膜卷的直径扩大，直至气缸活塞杆（摆臂）重新向靠近膜卷夹持轴的方向移动而回到原始位置，如此不断循环，因此，整个表面兼中心收卷过程中，气缸活塞杆（或摆臂）的位置基本保持不变，摆臂能够一直保持接近于垂直，只是轻微倾斜，避免了传统方式中摆臂倾斜角持续单向变化、大幅度摆动变化的问题，因而，在本实用新型中，膜卷重量对摆臂产生的力矩一直保持很小，进而避免摆臂左右颤动而影响收卷质量的问题。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式处于开始进行中心收卷模式时的状态示意图。

图2是图1所示结构处于中心收卷模式即将完成时的状态示意图。

图3是本实用新型一种实施方式处于开始进行表面兼中心收卷模式时的状态示意图。

图4是图3所示结构处于表面兼中心收卷模式即将完成时的状态示意图。

图5是前后两根摆臂利用膜卷夹持轴夹持膜卷的水平剖视示意图。

图6是第二伺服电机通过丝杆机构驱动移动支座和表面摩擦辊横向移动的水平结构示意图。

图7是表达激光发射头和激光接收头检测膜卷直径工作原理的水平结构示意图（在膜卷尚未挡住激光的状态下）

图8是图7中膜卷直径增大后挡住激光的变化状态示意图。

具体实施方式

图1、图3、图5、图6、图7所示的具备两种卷取模式的薄膜收卷机构包括前后两个主支座4，每个主支座4上安装有能左右摆动的摆臂1，共有前后两根摆臂，且前后两根摆臂1同步左右摆动，在前后两根摆臂1之间还固定连接有纵向延伸的连接杆7，连接杆7的两端分别与前后两根摆臂1固定连接，连接杆可进一步确保前后两根摆臂1的摆动同步。前后两根摆臂的水平摆轴10中心轴线位于同一纵向直线上；每根摆臂的水平摆轴10连接摆臂1的下端，摆臂1的上端为摆动端，每根摆臂1的上端安装有能够夹持膜卷8的膜卷夹持轴11，还安装有驱动膜卷夹持轴转动的第一伺服电机；

每根摆臂1还对应配套设有驱动其左右摆动的第一气缸13，第一气缸的活塞杆132末端与对应的摆臂1铰接，第一气缸的缸体131安装在对应的主支座4上，

图1所示，当第一气缸的活塞杆132处于完全收缩的位置时，所述膜卷夹持轴11的中心轴线位于摆臂1的水平摆轴10中心轴线的正上方；还设有表面摩擦辊2、前后两个移动支座21、前后两组横向延伸的横向导轨22，表面摩擦辊2的中心轴线平行于膜卷夹持轴11的中心轴线；表面摩擦辊2和第一气缸13两者分别布置在所述摆臂1的左右两侧，这意味着，当第一气缸的活塞杆132挺出时，第一气缸的活塞杆132将驱动摆臂上的膜卷夹持轴11向靠近表面摩擦辊2的方向摆动，具体在本实施例中，表面摩擦辊2布置在所述摆臂1的右侧，第一气缸13布置在所述摆臂1的左侧，当活塞杆131挺出时，第一气缸的活塞杆132驱动摆臂上的膜卷夹持轴11向图3的图面右方移动。

表面摩擦辊2的两端分别安装在前后两个移动支座21上，每个移动支座21安装在对应的一组横向导轨22上，每个移动支座21还对应配套设有第二伺服电机23和丝杆机构24，第二伺服电机23通过丝杆机构24驱动对应的移动支座21沿横向导轨22移动, 前后两个移动支座21同步横向移动；其中一个移动支座21上还设有驱动表面摩擦辊2自转的第三伺服电机；还设有中央控制器、检测第一气缸的活塞环（）运动位置的位移检测器5，如图3所示，位移检测器5连接中央控制器，中央控制器连接第二伺服电机23。

图6、图7所示，还设有监测膜卷直径变化的膜卷直径监测器，所述膜卷直径监测器包括激光发射头61和激光接收头62；激光接收头62连接中央控制器；激光接收头62位于激光发射头61沿着激光发射方向（如图7中虚线箭头所示）上的前方；激光发射头61固定安装在表面摩擦辊的其中一个移动支座21（图6中位于图面下方的移动支座21）上而随同该移动支座21横向移动，激光接收头62固定安装在表面摩擦辊的另一个移动支座21（图6中位于图面上方的移动支座21）上而随同该移动支座横向移动，激光发射头的激光发射方向（如图7中虚线箭头所示）平行于表面摩擦辊2中心轴线；激光接收头62与表面摩擦辊2中心轴线之间的距离大于表面摩擦辊2的半径。

图1、图3所示， 在前后两膜卷夹持轴11的上方还设有一根辅助压辊3，辅助压辊3的中心轴线平行于表面摩擦辊2的中心轴线，辅助压辊3的前后两侧设有摆杆31，摆杆可绕其摆轴30摆动，辅助压辊3的两端安装在摆杆31上，还设有驱动摆杆31摆动的第二气缸32。

上述实施例的工作原理如下：

当某一批次的超薄薄膜的线性张力或表面平整度的偏差较大时，则本实用新型可以选用中心收卷模式，具体操作过程如下：膜卷夹持轴11将膜卷8的纸芯筒80两端紧紧夹持，第一气缸的活塞杆131处于完全收缩的位置，膜卷8的中心轴线位于摆臂的水平摆轴10中心轴线的正上方，表面摩擦辊2脱离膜卷8，如图1、图7所示，第一伺服电机驱动膜卷夹持轴11和膜卷8（包括纸芯筒80）自转。在中心收卷过程中，激光发射头61不断发射出激光，如果膜卷8直径不会导致激光被膜卷端面遮挡，则激光接收头62能够接收到激光，如图7所示；随着膜卷8直径增大，膜卷8的端面将逐渐挡住激光，如图8所示，则激光接收头62将不能接收到激光；据此，激光发射头61、激光接收头62能监测到膜卷直径的变化，可以作为膜卷直径监测器。在中心收卷过程中，每当膜卷8直径增大而导致激光接收头62不能接收到激光时，则中央控制器根据激光接收头62的探测结果，命令第二伺服电机23通过丝杆机构24驱动对应的移动支座21沿横向导轨22后退, 即向图2、图8中的图面右方后退，直至激光接收头62重新接收到激光，由此使膜卷8表面与使表面摩擦辊2之间始终保持比较固定的间隙，如图2所示，意味着虽然膜卷直径不断加大，卷材81（即塑料膜）进入膜卷8的切角始终保持不变，确保膜卷8的各层间的空气含量一致，确保中心收卷的收卷质量，如图1、图2所示。另外，在中心收卷过程中，第二气缸32的活塞杆收缩，使摆杆31的左端下摆，辅助压辊3压在膜卷8表面，如图1、图2所示。

当某一批次的超薄薄膜的线性张力或表面平整度的偏差较小时，则本实用新型能够选用表面兼中心收卷模式，具体如下：在开始进行表面兼中心收卷时，膜卷夹持轴11将膜卷的纸芯筒80两端紧紧夹持，第一气缸活塞杆132稍微挺出，摆臂1稍微偏离垂直直立位置（图3中摆臂伸出幅度做了夸张表示，摆臂1的倾斜程度做了夸张表示），而且第一气缸13一直保持对摆臂1施加推力，膜卷8倚靠并压在表面摩擦辊2上，使表面摩擦辊2对膜卷8产生触压力，在收卷过程中，表面摩擦辊2在第三伺服电机驱动下自转，从而能对膜卷8产生表面摩擦力，同时第一伺服电机也通过膜卷夹持轴11使膜卷8自转，由此实现表面兼中心收卷。另一方面，在表面兼中心收卷过程中，每当膜卷8直径微小增大，将表面摩擦辊2迫使气缸活塞杆132稍微收缩（气缸活塞杆偏离稍微伸出的原始位置），摆臂1向远离膜卷夹持轴的方向出现轻微摆动（在图3、图4中表现为摆臂1的上端轻微向左摆动），则位移检测器5将监测到气缸活塞环的位置变化（相当于气缸活塞杆132的位置变化），中央控制处理器根据位移检测器的信号立即命令第二伺服电机23通过丝杆机构24驱动对应的移动支座21沿横向导轨22微小后退, 即向图3、图4中的图面右方后退，使表面摩擦辊2可以避让膜卷8的直径扩大，于是气缸活塞杆132又再轻微伸出（在图3、图4中表现为摆臂1的上端轻微向右摆动），直至气缸活塞杆132重新回到原始位置，摆臂也回到原始位置，如此不断循环，直至收卷完成，如图4所示，因此，整个表面兼中心收卷过程中，不管膜卷8直径如何变化，气缸活塞杆132及摆臂1的位置基本保持不变，摆臂1能够一直保持接近于垂直，只是轻微倾斜（而不是倾斜角逐渐单向地变大），如图3、图4所示，因而，膜卷8重量对摆臂1产生的力矩一直保持很小，因而也能避免摆臂1左右颤动而影响收卷质量。另外，在表面兼中心收卷过程中，第二气缸32的活塞杆伸出，使摆杆31的左端上端摆，辅助压辊3离开膜卷8表面，如图3、图4所示。

上述实施例中，由于摆臂1和第一气缸13的气缸活塞杆132是连在一起的，所以摆臂位移量反应了气缸活塞杆位移量（相当于活塞环位移量），意味着位移检测器5也可以改为检测摆臂位置的位移检测器，例如检测摆臂摆动角度的旋转编码器。

上述实施例中，膜卷直径监测器也可以改用其它现有的膜卷直径监测器，例如根据收卷长度计算膜卷直径的计算器。

在分切机中，收卷机构经常成对配合使用，每一对的收卷机构包括两个收卷机构，两个收卷机构结构上可以左右对称，但纵向位置应该前后错开。每条分切机生产线可以是多对收卷机构，也可以是一对收卷机构。